Steigende Bedrohung durch Campylobacter-Resistenz in Spanien

Campylobacter ist weltweit eine der Hauptursachen für bakterielle Durchfallerkrankungen und verursacht jedes Jahr über 95 Millionen Fälle und rund 20.000 Todesfälle. Viele Infektionen heilen ohne Behandlung aus, aber in schweren Fällen kann es zu ernsthaften Gesundheitsproblemen wie Blutinfektionen, Gelenkschmerzen, Herzinfektionen oder einer seltenen Erkrankung namens Guillain–Barré-Syndrom kommen, die das Nervensystem betrifft. Die Weltgesundheitsorganisation hat Campylobacter als einen wichtigen Krankheitserreger eingestuft, was die Notwendigkeit von Forschung und Entwicklung neuer Antibiotika signalisiert, besonders wegen seiner wachsenden Resistenz gegen gängige Medikamente wie Fluorchinolone.

In Europa berichtet Spanien von der höchsten Resistenzrate gegenüber zwei Antibiotika-Ciprofloxacin und Erythromycin-unter menschlichen Campylobacter-Stämmen. Diese Situation ist besorgniserregend für die öffentliche Gesundheit und die Behandlungsmöglichkeiten.

#Verständnis der Antibiotikaresistenz

Die Antibiotikaresistenz bei Campylobacter entsteht hauptsächlich durch genetische Veränderungen. Eine spezifische Mutation im gyrA-Gen ist ein Hauptgrund für die Resistenz gegenüber Ciprofloxacin. Andere Formen der Resistenz entstehen durch verschiedene Gene, die es den Bakterien ermöglichen, die Auswirkungen unterschiedlicher Antibiotika zu überstehen. Zum Beispiel führt das tet(O)-Gen zur Resistenz gegen Tetracyclin, während die Resistenz gegen Makrolide-wie Erythromycin-auf Veränderungen im ribosomalen RNA-Gen und das Vorhandensein eines anderen Gens namens erm(B) zurückzuführen ist. Es gibt auch ein spezifisches Gen, blaOXA-61, das zur Resistenz gegen Beta-Laktam-Antibiotika führt.

Forscher haben Enzyme in den Bakterien identifiziert, die bestimmte Antibiotika modifizieren und zur Resistenz beitragen. Zusätzlich spielen Antibiotika-Expulsion-Pumpen, die Proteine sind, die Bakterien helfen, Antibiotika auszuscheiden, auch eine Rolle dabei, dass diese Organismen die Behandlung überstehen. Eine neu beschriebene Pumpenvariante namens RE-CmeABC wurde mit hohen Resistenzlevels in einigen menschlichen Campylobacter-Stämmen in Verbindung gebracht.

#Pathogenität und Infektionsmechanismen

Die genauen Wege, wie Campylobacter Krankheiten verursacht, sind nicht vollständig bekannt. Mehrere Gene, die mit Bewegung, Zellschädigung, Eindringen und Reaktion auf Stress verbunden sind, wurden identifiziert und deuten auf ihre Rollen dabei hin, wie die Bakterien einen Wirt infizieren. Einige spezifische Gene werden mit Bedingungen wie Guillain–Barré-Syndrom in Verbindung gebracht.

#Verwendung der Ganzgenom-Sequenzierung

Die Technologie der Ganzgenom-Sequenzierung (WGS) hat unsere Fähigkeit verbessert, Bakterien wie Campylobacter zu studieren, indem sie eine präzise Identifizierung genetischer Variationen und Verbindungen zwischen verschiedenen Stämmen ermöglicht. Diese Technologie hat sich als effektiver erwiesen als frühere Methoden, um zwischen Stämmen zu unterscheiden und ihre Beziehungen zu verstehen. Dennoch bleibt die Menge an verfügbaren genetischen Daten für Campylobacter-Isolate aus Europa, besonders aus Spanien, begrenzt.

#Studienziel

Ziel dieser Studie war es, die Merkmale von 114 Campylobacter jejuni-Isolaten zu analysieren, die von Patienten im Süden Spaniens gesammelt wurden. Durch die Verwendung von WGS wollten die Forscher mehr Einblick in die Muster der Antibiotikaresistenz, Virulenzfaktoren und epidemiologischen Daten zu diesen Bakterien gewinnen. Solche Informationen sind entscheidend, um zu verstehen, wie Campylobacter eine Bedrohung für die öffentliche Gesundheit darstellt.

#Probenentnahme und Tests

Die Proben in der Studie wurden von Patienten mit Durchfall zwischen Oktober 2020 und Juni 2023 entnommen. Die gesammelten Stuhlproben wurden in einem Krankenhauslabor bearbeitet, wo sie unter bestimmten Bedingungen gezüchtet wurden, um das Wachstum von Campylobacter zu fördern. Die Identität der Bakterien wurde mittels Massenspektrometrie-Techniken bestätigt.

#Antimikrobielle Empfindlichkeitstests

Die Tests, wie gut die Bakterien auf Antibiotika ansprachen, wurden gemäss spezifischen Richtlinien durchgeführt. Die getesteten Antibiotika umfassten Ciprofloxacin, Erythromycin und Tetracyclin. Die Ergebnisse zeigten, dass ein hoher Prozentsatz der Isolate resistent gegen Ciprofloxacin (90,3%) und Tetracyclin (66,7%) war, während die Resistenz gegenüber Erythromycin relativ niedrig war (0,88%).

Unter den getesteten Isolaten wiesen etwa ein Viertel eine Resistenz gegen mindestens ein Antibiotikum auf, während mehr als zwei Drittel gegenüber mindestens zwei resistent waren. Das häufigste Resistenzprofil war gegen Ciprofloxacin und Tetracyclin zu finden.

#Ganzgenom-Sequenzierung und Analyse

Der Prozess des Extrahierens und Sequenzierens der bakteriellen DNA ermöglichte es den Forschern, die Eigenschaften der Isolate im Detail zu analysieren. Fortschrittliche Software half, die Qualität der erhaltenen DNA-Sequenzen zu bewerten. Diese Analyse lieferte wertvolle Einblicke in die genetische Zusammensetzung der Campylobacter-Isolate.

#Klonale und phylogenetische Analyse

Die Forscher bestimmten verschiedene genetische Profile und wie diese Isolate miteinander verwandt sind. Eine Vielzahl von genetischen Typen wurde identifiziert, wobei die häufigsten klonalen Komplexe CC-21, CC-206 und CC-353 waren. Die Daten zeigten, dass viele Stämme basierend auf genetischen Ähnlichkeiten gruppiert waren, mit spezifischen Mustern, die in Proben aus verschiedenen Jahren und Orten beobachtet wurden.

#Identifizierung von Virulenzfaktoren

Mehrere Faktoren, die zur Fähigkeit der Bakterien, Krankheiten zu verursachen, beitragen könnten, wurden bewertet. Besonders bemerkenswert war, dass gängige Virulenzfaktoren, die mit Zelladhäsion, Eindringen und Toxinproduktion verbunden sind, in allen getesteten Isolaten gefunden wurden. Einige Stämme enthielten Gene, die mit Guillain–Barré-Syndrom in Verbindung stehen, während keine Anzeichen für bestimmte andere Virulenzfaktoren gefunden wurden.

#Erkennung von Resistenzmarkern

Zahlreiche Resistenzmarker wurden unter den Isolaten identifiziert. Viele enthielten Mutationen im gyrA-Gen, die entscheidend für die Resistenz gegen Ciprofloxacin sind. Das tet(O)-Gen wurde bei einer signifikanten Anzahl von Isolaten gefunden, was auf eine Resistenz gegenüber Tetracyclin hinweist. Ausserdem wurden Gene, die mit Aminoglykosiden und ein spezifisches Operon, das mit Effluxpumpen verbunden ist, entdeckt, was das Verständnis der Resistenzmechanismen in diesen Bakterien verbessert.

#Korrelation zwischen Resistenz und genetischen Markern

Die Studie untersuchte, wie gut die beobachteten Resistenzmuster mit den gewonnenen genetischen Daten übereinstimmten. Eine starke Korrelation wurde für Ciprofloxacin und Tetracyclin festgestellt, was darauf hindeutet, dass das Vorhandensein spezifischer Resistenzgene mit dem resistenten Verhalten der Isolate übereinstimmte. Interessanterweise war ein Isolat resistent gegen Erythromycin, obwohl die erwarteten genetischen Marker fehlten, was die Komplexität der Resistenzmechanismen verdeutlicht.

#Zusammenfassung der Ergebnisse

Diese Forschung lieferte wichtige Einblicke in die Eigenschaften von Campylobacter jejuni-Stämmen in Spanien und hob hohe Resistenzraten und vielfältige genetische Profile hervor. Die Ergebnisse tragen zur Erstellung einer Datenbank bei, die darauf abzielt, öffentliche Gesundheitsbedrohungen effektiver zu überwachen. Das Verständnis der Beziehung zwischen menschlichen, tierischen und umweltbedingten Stämmen von Campylobacter ist wichtig, um den "One Health"-Ansatz umzusetzen, der anerkennt, dass die menschliche Gesundheit mit der Gesundheit von Tieren und der Umwelt verbunden ist.

#Fazit

Die aus dieser Studie generierten Daten sind entscheidend für die Informationsbasis von Gesundheitsstrategien und die Reaktion auf die Herausforderungen der öffentlichen Gesundheit, die durch Campylobacter entstehen. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung und weiterer Forschung, um der wachsenden Resistenz und Pathogenität dieses wichtigen bakteriellen Erregers entgegenzuwirken.